浅谈5G 推动下的农业现代化发展现状与前景*

杨珺菲

（塔里木大学信息工程学院，新疆 阿拉尔 843300）

0 前言

5G 中“G”的英文就是 Generation 的缩写，意思是“时代”[1]。所以按正常理解来讲，5G 就是第五代更进一步的通信技术。 其主要特点就是波长更短、带宽更高、时延更小。相比于4G 通信技术，5G 通信在4G 通信基础上进行了更进一步提高，大大降低了数据传输的时延性，而且传输速率提高了近100 倍；有数据表明，4G 通信下载一部电影可能需要10 分钟，5G 网络就仅仅需要几秒。

2019年6月6 日，工信部正式向中国电信、 中国移动、中国联通、中国广电发放5G 商用牌照[2]。 5G 网络将会逐步在各个领域进行研发试用。 我国是农业大国，也是人口大国，解决粮食问题是第一要义，怎样把5G 技术充分结合现代农业，进而带动我国农业进一步发展，是我国当前农业发展面临的严峻问题，而5G 推动下的农业信息化才是我国农业发展的前进方向。

1 农业现代化的限制因素

如何理解现代农业这个词。 农业现代化大体来说就是让传统农业变成现代农业，利用现有科学技术和各种工业技术在农业生产、消费、流通等各个环节实现高效率低损耗的一个农业系统，让农民提高农作物产量，实现高产、优产，提高农民实际收入。 但技术的提高并不能意味着可以完全实现农业现代化的发展，当前农业现代化不能完全发展起来主要制约因素还是在于目前我国高新技术在农村难于推广，农民对于5G 技术不了解又不敢尝试，年轻人也不愿意回到农村。 农业现代化的限制因素具体分析如下。

1.1 农业基础薄弱

随着时代发展，传统农业已经逐步向现代农业推进，作为农业大国，我国现阶段农业发展缓慢，重要原因还是在于城市化的工业限制了农业发展，工业用地逐步扩大，农业始终处于被限制一方。 很多农村开始向城市靠拢，很多科学技术无法直达农村，农民利用自身条件进行的农业耕作，不仅生产率低下，也没有办法提高农作物产量。和第二第三产业相比，农业的发展只占据了其中很少一部分，所以农业基础薄弱直接影响了农业现代化进一步推进。

1.2 可利用资源短缺

一是可以利用土地面积不断减少。 一方面我国经济急速发展，各个城市也在不断创新扩大，很多可以用来耕地的土地被国家征用，用来扩建公路，城市以及工业产业扩展，使得农业耕地面积不断减少；另一方面，自然性灾害不断频发，如泥石流、水土流失、土地盐碱化、荒漠化等各种问题，使得可利用的土地营养流失，无法进行作物种植，浪费了土地资源，限制了农业现代化的发展。 二是水资源流失。 很多地区重视工业发展，工厂经营运转不但需要大量水资源，而且会排放大量污水，产生水资源污染，有数据显示，2002年全国城市公共供水系统 （自来水）的管网漏损率平均达21.5%，全国城市供水年漏损量近100亿立方米[3]。

1.3 农业科技投入不足

白文周表示，现代农业要增加大量工业装备，以产业化为重要途径[4]。 通过这些技术来实现农业的整个生产、消费、 流通过程的提升和飞跃，能进一步实现农业现代化。 但目前我国对农业科技的投入力度不大，很多科技成果没有得到及时推广，专业的科技研究人员也较欠缺，大型的农田作物机器不能及时被农民使用，农民无法进一步发展农业，仅停留在普通的播种收割，科技投入因素的限制，导致农业现代化不能快速发展。

1.4 农业综合生产能力偏低

作为粮食和人口大国，发展农业提高农作物产量确实是位居前列，但目前我国粮食产量虽多，而粮食质量低，农民在粮食中获取到的实际收入远远低于发达国家。究其原因，因为我国农业产量高的同时，投入成本也高，但却不能产生很好的效益，导致农业现代化没办法稳步提升。 农业发展至今，我国农业综合生产能力相对来说还是比较低下。 随着生活水平的提高，人们对农产品的需求不仅仅是生活必须，对农产品的外形、颜色、营养价值等各个方面都有了更高要求。 农业综合生产能力不得到提升，就不能实现真正意义上的农业现代化。

1.5 农民文化水平低

梁雪妮在相关研究中表述，农业的现代化在相当程度上取决于农民有较高的文化素质[5]。要发展现代化农业，就必须要了解现代化农业，对各种现代化农业的设备和技术都可以很好地推广运行，这些还是取决于农民。 但目前，很多农民都没有接受过高等教育，文化水平低，都是凭借经验种地，对科技和技术了解甚少，而有知识的青年人又不愿回到农村，制约高新技术的推广，农业科技的研究和推广也会直接影响农业现代化进程。

2 5G 在农业现代化领域的应用意义

2.1 提高产量，降低消耗

5G 技术的引用，不但能增加作物产量，还能降低成本消耗。 根据相关报道，无人机巡航并监控农作物，可推动区域年产量提升6%～15%，节约成本30%以上[6]。 将5G 技术应用在农业，不但可以进行数据采集，如采集土壤酸碱度、温度、湿度、空气中的各种数据等，还可以进行数据分析，来控制浇水施肥和病虫害，从而提高农作物产量。

2.2 提高生产效率

5G 技术应用在农业方面可以极大地提高农业生产效率。 传统的农业耕作是人力或者机器进行，不但耗时而且效率较低，例如作物收割，人力操作较慢，效率低下；利用机器收割，效率提高，但是又会造成资源浪费，很多作物没有办法及时收取。 而利用5G 自动识别和精准技术进行智能收割，不但节省人力，还能精确到每一寸作物，在提高效率的同时，还避免了粮食浪费，降低了农民的劳动强度。

2.3 提高生产力

伴随着人们对生活质量的要求不断提升，对农产品的要求也不断提高，所以就要加快提高农业生产力。 有报道显示，发展至今年5月底，世界已经有52 个国家和地区开始推行5G 网络，并进行推广应用。 全球各个国家都在对“5G+农业”进行研究和探索。 怎样将5G 技术应用在农业方面，帮助解决更多农业问题，提高农业生产力，实现农业现代化已经成为各个国家目前迫切需要解决的问题。

3 5G 在农业现代化领域的应用场景

虽然现阶段的通信网络技术受到各种条件的限制，但是随着5G 技术的问世，让我国的各项技术都有了推动的前进力量，一旦5G 技术开启商用，万物相连将不再是梦想。5G 技术的应用将带动各行各业发展，农业现代化的发展自然也离不来5G 技术。 以下将具体论述5G 在农业现代化领域的应用场景。

3.1 智能农业机器人

随着5G 技术的逐步推广，机器人技术也在逐步强化。 我国在20 世纪70年代开始进行机器人的研究，机器人发展至今，已经有了长足的进步。5G 引领下的农业机器人，可以实现更加精确、更加高效地帮助农民进行农作物操作。 根据5G 低时延的特性，使得机器人能够快速接受指令并及时进行指令的操作； 根据5G 高带宽的特性，可以同时操控多个机器人进行田间运作，节省时间和劳力，更加高效。

3.2 农业无人机

农业无人机在农业中不单是实现农田的喷水打药，现在的无人机技术结合了卫星遥感技术，可以进行全方位的数据采集和田间监测等操作功能。 现阶段我国的农业无人机不仅可以进行拍照，而且利用全球定位和自动巡航这样的一套控制系统，可帮助操控者获取研究所需、质量更高的全方位图片。 5G 条件下的无人机技术，可以更智能、更高效地帮助农户分析土地灌溉、土壤温湿度、病虫害情况并及时做出预防和控制。

3.3 智慧养殖技术

智慧养殖主要是通过物联网技术、5G 技术、 传感器技术等多种技术和设备进行搭建，生成一种智慧的养殖系统，从而实现养殖方面的整体把控。 通过5G 技术采集养殖过程中的各项数据，进行数据挖掘、信息处理，帮助养殖户实时监测和控制，提高效率的同时，还能更进一步解放劳动生产力，最终实现智能化养殖水平。

3.4 农业航空

利用5G 技术控制的无人机进行田间操作，既可以实现低时延传输，又可以实现高清图像处理，无人机也可以进行智能云端运算，处理多种数据和信号，大大提升了数据在传输过程中的可靠性和高效性。 根据资料显示，现在发展比较健全的5G 技术不但在无人机和传感器方面进行创新，而且现已和云服务平台、各种运营商密切联系，进一步拓宽了5G 技术发展。 也有专家经过研究表明，截止到2025年，我国各种小型的硬件、软件，包括各种服务器将会进行大面积推广，预计规模将达到2 000 亿元，这将是我国网络进一步发展的重要跨步。

3.5 数字农村

随着时代发展，通信网络也在快速进步，为农村发展带来了更好的平台和有利条件。 很多农民现在利用5G 网络，做起了农民主播、进行农产品的直播。以淘宝、拼多多、抖音、快手等为代表的电商及内容平台，孵化、扶持、培育了大量的乡村“网红”，他们获得了广泛的关注和报道，对数字乡村建设，农产品上行等促进较大，甚至带动了一方经济发展[7]。

4 5G 在农业现代化领域的展望

4.1 农业全智能化

随着5G 技术的推广以及在农业方面的逐步扩展应用，各种高新技术也将应用到农业领域。例如：5G 技术、数据采集技术、传感器技术、遥感技术（RS）、全球定位技术（GPS）等。 这些新的科学技术，将更快更高效推进农业现代化发展。 据有效资料表明，预计到2035年，农民基本可以完全解放双手，实现在家就能操作机器进行田间运作，对农作物进行浇水、施肥、喷药、收割等一系列流程，实现农业全智能化。

根据5G 技术本身低时延、高带宽的特点，不但在数据采集处理方面能够更加快速，而且还能将农业机器人应用在农田方面，利用机器人进行农作物的采摘，进行数据分析，达到更高效更智能的农业现代化。

4.2 生产及加工高效化

随着5G 网络在农村的大面积覆盖，农业物联网这个词逐渐清晰起来。 在实现农业智能化的同时，农民的生活水平也在逐步提升。5G 的推广，在农作物的种植过程中起到了至关重要的作用，利用传感器技术和Zigbee 技术，实时监测土壤墒情和土地氮、磷、钾的含量，同时对环境的湿度、温度进行判定，将收集到的数据通过Zigbee 网关和无线网络进行传送，5G 将这些数据送至云服务器进行整理和存储，做出预测，最终控制农田的灌水量和施肥量，达到节省资源的条件下，使农作物产量最高最优。 相关研究预计2025年，我国将摆脱农作物高产的头衔，转变为农作物更高产更优产的行列。

进入5G 时代，我国粮食方面也建起了一套套的完整体系，从农产品加工到农产品存储，都采用了更加智能的管理方式。 利用先进科学技术实现加工过程中的更精细化、更多样化。 在农作物仓储方面也实现了全方位监测和自动调节等功能，确保存储时间更长、完整性更好。 现在农场、水产养殖、畜牧养殖也都利用上了5G 技术，使用农业机器人进行喂养、清洗等；养鱼养殖户也可以通过应用传感器技术、无线网络技术等一系列科学技术进行水质分析和对水产生长情况进行预测，判断病虫害情况，达到科学智能水产养殖。

4.3 农产品流通多样化

传统的农业流通，只是依靠农民进行售卖，由于流通渠道有限，加上农作物产量高、质量低，卖不上好价钱，导致农民收入一直无法快速提高。 现在5G 技术逐步推广，各种平台推陈出新，像现在的抖音、快手等各种社交软件为农业推广搭建了很好的平台，很多地区利用这些平台进行农产品的直播带货，带动当地农产品销售流通，很多农业“网红”大量涌出，进而带动经济发展。预计在不久，农作物销量将会大幅提升，农民收入出现台阶式提高。

5 结语

5G 已成为眼下2020年最热门的话题，我国提出的“十四五计划”明确指出，要加快我国的现代化产业，使数字化进一步推进，争取将我国发展成为网络强国、数字强国。 5G 技术已经是趋势所向，国家所需的重点开发项目。5G 在商业方面的推广已经进行，经过科研人员不断提升和改良，相信不久5G 将会大范围应用在农业方面，智慧农场、智慧林场、智慧牧场、智慧渔场都将一步步成为现实。 我国的农业现代化水平将会出现质的飞跃。